Файл: 1. Контактные явления в полупроводниковых приборах, p n переход, виды полупроводниковых диодов 3.docx

р-п переходом по схеме ОИ

Отношение изменения тока стока , к вызвавшему его изменению напряжения между затвором и стоком в Uзи при Uси = const называют крутизной: S = I_C/ Uзи .

Зная крутизну можно определить коэффициент усиления по напряжению:

К_и = U_выx/ U_ex = SR_C

Приведенные на рис. 68 характеристики могут быть получены при включении полевого транзистора по схеме на рис. 69.




Рис. 69. Схема для снятия входных и выходных характеристик полевого транзистора с р-п переходом

Схема на рис. 69 предназначена для полевых транзисторов с каналом п -типа. Для транзисторов с каналом р -типа необходимо поменять полярность источников питания на обратную.

5. Устройство полевого транзистора с изолированным затвором, его характеристики и схемы включения

Полевые транзисторы с изолированным затвором или МДП-типа («металл - диэлектрик - проводник») изготавливаются в двух вариантах: со встроенным или индуцированным каналом.

Рассмотрим МДП-транзистор со встроенным каналом, который имеет структуру, показанную в разрезе на рис. 70.


У поверхности полупроводника - подложки с проводимостью р-типа созданы две области с проводимостью n-типа и тонкая перемычка между ними, называемая каналом.

---

Области n-типа имеют выводы во внешнюю цепь: с - сток, и - исток.

Полупроводниковый кристалл n-типа покрыт окисной пленкой диэлектрика, на которой расположен металлический затвор з. Таким образом, затвор электрически изолирован от цепи сток - исток.

Рассмотрим принцип действия транзистора. При подаче напряжения U_cu и отсутствии управляющего напряжения (U_зи = 0) через канал между п- областями протекает некоторый ток I_С. Величина этого тока опреде­ляется не только напряжением U_си, но и состоянием р-n перехода между подложкой и каналом в области стока, который смещается в обратном направлении. При обратном смещении р-п переход расширяется и сужается канал, проводящий ток. Величина I_С принимает определенное значение.

При приложении положительного напряжения к затвору электрическое поле притягивает электроны из подложки, они скаплива­ются в области канала, сопротивление канала уменьшается и ток растет.

При отрицательном напряжении на затворе электрическое поле выталкивает электроны из канала в подложку, сопротивление канала увеличивается и ток Ic уменьшается. Таким образом, при изменении управляющего напряжения U_зи изменяется выходной ток I_С.

Поскольку затвор изолирован от остальной цепи, чрезвычайно малый ток затвора Iз вызывается только утечкой по изоляции. При работе с таким транзистором надо предпринимать особые меры защиты от статического электричества. Например, при пайке все выводы необходимо закоротить.

Пример выходных характеристик МДП-транзистора со встроенным каналом показан на рис. 71.




Другим типом МДП-транзисторов являются транзисторы с индуцированным каналом. При изготовлении этих приборов специаль­ный канал между областями, связанными со стоком и исток, не создается и при U_3U= 0 выходной ток отсутствует. Проводящий канал форми­руется, когда поле затвора притягивает носители соответствующего знака из подложки.

---

На рис. 72 показаны пример включения МДП-транзистора с индуцированным каналом n-типа и его входная и выходная характеристики.

Высокое входное сопротивление полевых транзисторов является их безусловным достоинством. Удается создавать на их основе целый ряд устройств, реализация которых на биполярных транзисторах была бы невозможна.




Рис. 72. Входная и выходная характеристики и схема включения МДП транзистора с индуцированным каналом



В качестве простого примера устройства с полевым транзистором приведем реле времени на основе разряда конденсатора (рис.73).






Реле времени работает следующим образом. В исходном состоянии напряжение на конденсаторе равно нулю, и оба транзистора закрыты. При кратковременном нажатии на кнопку S конденсатор заряжается. При этом открываются оба транзистора, и срабатывает реле. После размыка­ния кнопки конденсатор начинает разряжаться через резистор R₂ и входное сопротивление полевого транзистора. Когда конденсатор, разря­дится, то закроется первый, а следом, и второй транзисторы. Контакты реле разомкнутся.

6. 1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14

---

Установка режимов работы транзисторов

Перед тем, как подавать на вход транзисторного усилителя переменный сигнал, подлежащий усилению, необходимо установить начальный режим работы (режим по постоянному току или режим покоя).

Для определенности обратимся к режиму работы А и схеме включения транзистора ОЭ.

Начальный режим работы характеризуется положением начальной рабочей точки с координатами U_кэо и I_ко. Для установки начального режима традиционно используют три схемы:

• 
  с фиксированным током базы;
  
• 
  с коллекторной стабилизацией;
  
• 
  с эмиттерной стабилизацией.
  

Схема с фиксированным током базы показана на рис. 82.

В соответствии со вторым законом Кирхгофа I_KR_K +U_кэ =Е.

Откуда Iк = –Uкэ/Rк + E/Rк, что соответствует уравнению прямой линии (линии нагрузки) на выходной характеристике.

Ток базы найдем из уравнения I₆R₆ +и_бэ = Е . Учитывая, что U_бэ << Е_к, можно записать IбE/Rб.

Таким образом, в этой схеме Iб задается величинами Е и R₆ (ток «фиксирован»), при этом I_К = _cmI₆.




Рис. 82. Схема с фиксированным током базы

---

Недостатком этой схемы является невысокая стабильность положения рабочей точки при воздействии дестабилизирующих факторов, например, температуры.

Схема с коллекторной стабилизацией соответствует рис. 77.

В схеме имеет место ООС по напряжению (выход схемы - коллектор соединен со входом схемы - базой транзистора).

Если по каким-либо причинам (например, из-за повышения температуры) ток коллектора начал увеличиваться, то это приведет к уменьшению напряжения U_кэ и соответственно к уменьшению тока базы. Это будет препятствовать увеличению тока I_К, то есть будет осуществляться стабилизация тока коллектора.

Схема с эмиттерной стабилизацией соответствует рис. 79.

В схеме имеет место ООС по току (через резистор в цепи эмиттера Rэ =R_T протекает как входной, так и выходной ток).

Напряжение на базе транзистора фиксировано делителем на резисторах R₁ и R₂. Если изменяется, например, увеличивается ток коллектора, то это приводит к возрастанию падения напряжения на резисторе R_э, что в свою очередь приводит к уменьшению напряжения на переходе база - эмиттер и к уменьшению тока базы. А это влечет уменьшение тока коллектора, что обеспечивает его стабилизацию.

Л иния нагрузки на постоянном токе при Iэ  I_К описывается выражением

Приведем ориентировочный расчет величин R_э, R₁ и R₂.

Напряжение U_Rэ выбирают из соотношения U_Rэ = (0,1/0,2)Е.

Затем, учитывая, что Iэ  I_К, определяют Rэ : Rэ = U_Rэ/I_ко

Определяют ток базы Iб = Iко/ ст.

Ток делителя напряжения на резисторах R₁ и

---